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"Instrument de mesure de pressions variables par l'emploi d'un fluide conducteur".
L'invention concerne des instruments de mesure et plus particulièrement des instruments pour la mesure de différentes données telles que des différences de pression, ou des déplace- ments linéaires ou analogues, par la mesure par des moyens éleo- triques de l'intervalle entre deux électrodes.
En conséquence il est parmi les principaux bute de 1'invention de produire un instrument de ce type qui soit précis et digne de confiance. Un autre but de l'invention est de fourni]!*
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un instrument de mesure Indépendant de dérangement extérieure* Un autre but de l'invention est de produire un tel instrument de mesure de fabrication facile et d'emploi simple.
D'autres buta de l'invention seront mieux compris par la description des exemples suivants : Uneéleotrode au moins est mobile et peut être ou solide ou liquide ou gazeuse.
Il est indiqué, toutefois, que l'on n'entend pas limi- ter l'invention aux exemples particulière donnés ci-après et qui ne sont que démonstratifs et non limitatifs* l'exemple du manomètre selon l'invention peut prendre la forme connue d'un manomètre à tube en U. la différence des pressions appliquées à deux colonnes de liquide, du mercure par exemple, dans un tube en U, est donnée par la différence de hau- teur de ces deux colonnes. la surface d'une des colonnes reçoit une des pressions et la surface de l'autre colonne reçoit l'autre pression . Si cette seconde pression est un vide suffisamment par- fait, on cotient des mesures de pression absolue.
Dans les systèmes classiques, cette différence de hau- teur peut être déterminée par voie optique, par un cathétomètre par exemple. Maintes erreurs peuvent provenir, toutefois, soit de la partie optique, soit de la partie mécanique du système, soit par suite des variations de température.
Un autre système a été utilisé dans lequel deux oonduo- teurs fins sont introduits dans chaque colonne de mercure. La ré- distance entre les extrémités des conducteurs se compose de la résistance des deux parties libres dea conducteurs au deaaua de nivaux de mercure, le mercure agissant comme un court-circuit per- manent, la résistance de chaque conducteur change et peut être utilisée pour la mesure de la pression différentielle.
Un inconvénient de oe système ancien est que la riait* tance des deux oonduoteura ne varie pas linéairement avec leur
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longueur et que par suite la variation de résistance n'est pas strictement proportionnelle à la variation de pression.
Aussi est-ce un autre but de l'invention de fournir un manomètre qui donne une quantité électrique comme mesure de la pression. C'est encore un but de l'invention de produire un mano- mètre qui donne une variation d'impédance électrique qui est pro- portionnelle à la variation de pression.
La présente invention offre l'avantage que dans un tel manomètre on n'utilise aucune pièce mécanique mobile. Le présent système peut recevoir une enceinte fermée, facilitant un contrôle de tem- pérature plus précis des diverses parties, d'où résulte une pré- oision beaucoup plus grande des mesures.
Selon un exemple de la présente invention, un tube cen- tral en U renversé est relié par chacune de ses branches inférieures respectivement à la partie supérieure de deux tubes en U dont les branches sont tournées vers le haut. Ces derniers tubes ainsi placés seront désignés dans ce qui suit par le simple terme de "tube en U", Les deux tubes en U sont remplis par un liquide lourd bon conducteur de l'électricité,, tel que le mercure, tandis que le tube en U renversé est rempli par un liquide sensiblement moins bon conducteur, tel qu'un sel en solution, de moindre densité et non miscible avec le meroure.
Los niveaux libres des deux tubes en U reçoivent respectivement une pression de référence oonnue et la pression inconnue ,. La variation d'impédance de chaque colonne de liquide entre des points donnés est proportionnelle à la dif- férenoe des pressions et elle peut être mesurée par tout disposi- tif électrique convenables
Par. exemple, et seulement par exemple, un pont électri- être que peut/employé et le débit peut être utilisé pour commander la pression inconnue par un asservissement ramenant à zéro le débit du pont peut être donné par un appareil ou être enregistré en per- manenoe.
De nombreux emplois de ponts ou autres systèmes de mesure ,
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d'impédance sont possibles avec l'instrument de mesure selon la présente invention. D'autres bute et avantagea apparaftront dans la description qui suit dans laquelle, à titre d'exemple $*,trou- vent plusieurs formes de l'invention qui font l'objet de dessine*
La figure 1 est une coupe verticale schématique d'un manomètre selon une forme de l'invention, associé à un schéma de circuits électriques.
La figure 2 est une coupe analogue ,' la figure 1, d'une variante de manomètre.
En termes généraux, l'invention se compose de deux électrodes mobiles et. de bornes fixes d'un circuit électrique, ces deux électrodes étant alimentées par une source de courant, un liquide conducteur établissant un gradient linéaire de voltage entre les dites électrodes et le liquide conducteur sont mobile. par rapport aux bornes, et le circuit électrique mesure la posi- tion des bornes par rapport au gradient.
En se référant maintenant à la figure 1, un récipient 10, dépendant d'un thermostat, est disposé pour éliminer toute erreur provoquée par des changement des paramètres spécifiques physiques ou électriques du liquide, dus aux variations de tempéra- ture.
Un tube en U renversé 11 et deux tubes on U 12 et 13 sont placés dans le récipient 10. les bras dirigés vers le bas du tube en U renversé 11 sont continués chacun par un des bras des tubes en U 12 et 13.
Les tubes 12 et 13 sont remplie par un liquide 14 de très haute conductibilité électrique, tel que par exemple du mer- cure,et le tube renversé 11 est rempli par un liquide 15 ayant une conductibilité sensiblement plus faible, tel qu'un sel en solution. Le mercure forme une électrode mobile*
Le repère 32 désigne des moyens de fermeture étanohe tel qu'un robinet d'arrêt ou un scellement au mercure. Un robinet
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d#arrêt 11 est disposé à la partie supérieure du tube en V Mn-wer- 86 poux, faciliter le chargement et le réglage du manomètre.
TA niveau libre 12 du liquide li dans le tube Il reçoit la pression inconnue du récipient 17, tandis que le niveau libre
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U du liquide 11 dans le tube la reçoit la pression connue du ré- cipient 12. Cette pression du récipient ig peut être un vide l's- lativement élevé,ai l'on veut mesurer des pressions absolue$- En variante, cette pression peut-être celle de l'atmosphère choisie
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oomme base de comparaison, ou tout autre source de pression rela- tivement constante.
Quatre bornes électriques gle g2 et 2 sont placées dans les liquides. la borne 6.2 est au contact du liquide lâ du tube 12, en un emplacement qui ne sera pas atteint par le liquide
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Il# dans les conditions de pression fixées. Zen deux bornes E1 et L2 sont au contact du liquide 12 du tube en U renveroê'llt en des emplacements qui ne seront pas atteinte par le liquide 14,
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dans les conditions de pression fixées. Les bornes 21 et 22 sont espacées l'une de l'autre dans le liquide 12. Le liquide lâ du tube Il n'atteindra jamais la borne Ut et le liquide 1i du tube 11 n'atteindra jamais la borne Ic borne i1 est au contact du liquide la du tube 11, de préférence près du niveau entre les li- quides Il et 12.
Les niveaux de liquides sont indiquée dans l'hy- pothèse d'une différence de pression nulle entre 17 et 12e de façon que la borne il toute au contact du liquide Il dans toutes les conditions de pression attendues.
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La source de courant électrique ¯U est placé entre les bornes 8 et il du pont,, La source U peut être à courant continu ou alternatif, ce dernier étant choisi de préférence. Un diviseur de potentiel représenté par un bras 2* de résistance fixe et un bras de résistance variable forme les deux branches du pont.
Bien
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que les bras Â2 et 21 soient représentés comme des résistances, ils pourraient être remplacés par tout autre type d'impédance, tel
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qu'un transformateur à induction, on un diviseur de voltage
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capacité, ou analogue. les deux atitrea bras du pont eont yepréaan- tés par 1' impédance du liquide 1S entre les bornée 12 et Il et entre les bornée gg et Îa# en supposant que les bornée gl et il soient oourt'-'oirouitée9< un oontaoteur normalement fermé 4Z et disposé entre les bornes n et &&# tînt dispositif de zéro ±gi Placé entre les bornes 2X et n...,gz. complète le circuit du pont. 1*8 ni- veaux et ¯0 du liquide 1± oonstituant le% électrodes mobile. de l'instrument de mesure.
Comme le contact jgl doit être fermé pendant une meaure, lea potentiels des bornes a et SA sont égauxD.ia le fonotïonnement de cet exemple, la pression du récipient 11 est supposée être d'sale ou supérieure à la pression du récipient 2±, par exemple la pression du récipient Il peut
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être supposée assez élevée pour que les deux colonnes de liquide
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li et l2. soient déplacées d'une distance 11- indiquant la change- -nent de pression.
Ainsi, les niveaux de liquidée Il* 12. 5fi et 1!J se déplaceront jusqu'aux positions respective. 2tµ1,* ?,.$'#* =r et Ib; les niveaux de liquide là# ±2t .1.Q et 1µ oorreepondect a de* pressions égales des rdoïpïents Il et 12* Comae tous lue tubes sont supposés être de même diamétre, en négligeant les différence jns1GQifiuntes de oomprel11oilitd des deux liquidée, toutes le* hauteurs sont égales et, eî des prècautions spéaiales sont pari- ses telles que la fixation de la température dans le récipient 12 à commande thermoatatique, le double de la hauteur 11 donne une iaaioatioîi précise de la différence de pression des réoipienta
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et 12, En raison du déplacement respeotif de liquide de 12
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et 12 & ââl et 2âit l'impédance entre les barn..
229 21t 92 a augmenté en supposant que le liquide li toit du aaroura et que le liquide 1±, par exemple un ael en solution, ait une conductibilité électrique sensiblement plue basse, De m8 , l'iapédanoe entye les bornes et 21-22 décroît . Ces changements d'iapédanca dé.1qu.111-
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brettt le pont électrique et l'indicateur 9µ de zéro * 'écarte du zéro Si l'on entend mesurer l'élévation de pression, le bras
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±± est ajusté de fa?on que le pont retrouve l'équilibre, en rame- nant llïndîoation de SE aux le zéro. la bras peut être directe- sent gradué en unités de pression.
En-variante, l'indicateur 2µ de zéro peut être un asser-
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vissement qui maintient constante la pression du récipient à la valeur désirée et fixée le réglage du bras 26.
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Dans une autre application, les branches 2 et gi sont ' remplacées par un potentiomètre enregistreur. Celui-ci peut être gradué en u.n.3,t4ie pression} il enregistre de manière continue la * différence de pressions régnant entre les récipients Il et lâ Evidemment, le pont électrique, bien que commode, n'est pas essentiel pour l'usage du manomètre selon l'invention. La
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variation d'impédance entre les bornes 2 et 2,, ou entre les borne*! 22 et 23 peut être employée seule ou en combinaison pour mesurer, commander ou enregistrer une pression par tout circuit électrique convenable.
Comme l'impédance d'une partie conductrice, à savoir
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les bras du pont entre les bornes 2Q et 21 et entre les bornes 22 et 23 dépend de la température, la manomètre est placé de prêté- renoe dans un récipient thermo statique 10. la commande de la température peut être rapidement contrôlée par l'ouverture.' de l'interrupteur 27 &t par la mesure de l'impédance entre les bornes ouvertes puisque l'impédance à une température déterminée est connue.
Dans la forme du manomètre de la figure 2, les tubes
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&, îli .3. et 43 sont des tubes forés avec précision, reliés par les tubes ,, , et 1 (lui ne sont pas des tubes de précision et qui peuvent être de diamètres différents.
11 est évident qu'un changement dans les sections trana-,'
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versalee du. tube par lesquelles le liquide se dépaos produit un changement correspondant de la hauteur Il qui n'est plue })ropoJ:-'" tionnelle à la variation de pression.
Par conséquent, denréubes forés avec précision se trouvent partout où un déplacement du
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niveau de liquide se produit, de façon que les section transver- sales convenables ayant toutes égales, oe qui accroît beaucoup la précision des mesures Evidemment les seotiona transversales n'exigent pas d'être égales si leur rapport est connue Bien que les liquides aient it4 dite étre meilleurs conducteurs, ils peuvent être choisis et remplacée par de soins bons conducteurs, le liquide 15 étant alors meilleur conducteur* Cette interversion peut être avantageuse pour la mesure de basses pressions, comme on rencontre à haute altitude.
Le liquide de plus grande densité est le mercure* Toutefoisle dit liquide peut
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6tr'3 un. liquide de densité plue basse que celle du mercure, ce qui augmente beaucoup la sensibilité de la mesure, tout en abaissent corrélativement l'amplitude des pressions mesurées par un même appareil.
Revenant aux instruments des figures 1 et 2, les tubes peuvent être dimensionnés de telle façon qu'un des liquides cet placé dans une partie du tube de grand diamètre et que l'autre liquide est placé dans une partie du tube de petit diamètre. Ceoi produit un changement de la sensibilité de la mesure. Par exemple,
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si les tubes !Q et A2 (figure 2) ont une section transversale, dap-
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ble de celle des tubes 1 et 2, le déplacement de l'interface des liquides dans les tubes 41 et sera double de celui des tubes 40 et 43 pour une différence de pressions donnée des récipients 17
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et . Ceci double la sensibilité de la mesure.
Les exemples précédente montrent la mesure de différer
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ces de pression au moyen d'un instrument de mesure du genre maao- ! mètre. L'instrument selon l'invention, toutefois, peut être employé pour la mesure de distances linéaires ou de déplacements linéaires,!
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Le terne "linéaire" indique que des maures de distances en ligne droite sont effectuées, mais il inclut aussi que la distance li- néaire mesurée peut elle-môme résulter de distances et de mesures non linéaires, et l'instrument peut être gradué, si nécessaire, pour donner directement la lecture de la distance originelle,
dont uns fonction est mesurée par l'instrument.
11 est entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails exacte de construction dessines et décrits à titre d'exem- ples, des modifications évidentes pouvant être apportées par les hommes de l'art.